如何使用串口发送数据与电脑进行通信呢

串口通信
注：时间戳和白字黑字两个比较鸡肋的功能是没有的
3、STM32串口通信

前言: STM32串口介绍

串行通信是单片机与外部设备或其他计算机交换信息的一个方式, 数据一位一位的按顺序传送, 其优点是只需要一条传输线, 协议简单, 但是缺点就是传送速度较慢。

串口是单片机上非常便捷的一个工具, 当写程序需要调试的时候, 它可以很方便的提供调试方法, 只要在一些关键代码执行的地方, 通过串口给串口调试助手发送相关信息, 就可以使我们很方便的查看代码在这个位置的执行情况。

下面看一下我所使用的单片机上串口的原理图接线

外部的发送端TXD就是单片机串口的接收端USART_RX,   外部接收端RXD就是单片机串口的发送端USART_TX
TXD : Transmit(TX) Data(D)  Receive(RX) Data(D))

  USART就是Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter(通用同步/异步串行接收/发送器)的缩写 就是一个全双工的收发器

CH340是串口芯片, 当单片机用一根USB串口线接到电脑的时候, TXD就是指电脑通过数据线给单片机发送数据,对应单片机要接收数据, 因此单片机对应引脚就是RX(接收)

  (电脑端发送) TXD -----> USART_RX(单片机接收)

  (单片机发送) USART_TX-----> RXD (电脑端接收)

单片机上用跳线帽将PA10, PA9和USART1_RX, USART1_TX连接起来了, 所以我们只需对PA10, PA9配置即可
PA9就是USART1_TX, PA10就是USART1_RX
跳线帽将PA9和CH340的RXD, PA10和CH340的TXD连接起来了
下面开始Cube配置+IAR编程
  3.1 操作简介

   使用异步串口通信, 分别以轮询、中断、DMA方式使用串口发送数据进行与电脑的通信。 电脑端使用串口调试助手接收单片机发送的信息
  3.2 轮询方式串口通信

单片机会不断查询串口对应引脚, 有通信需求就进行处理, 这样比较浪费CPU资源, 前面在中断里面也讲过, 中断可以很好地弥补这个。 这里先演示轮询方式
  Step1 : Cube配置

新建一个工程, 同时也加入LED和按键等对应引脚的配置, 用以配合串口通信

• (1) RCC和SYS配置
  
  
  
  
  
  
• (2)USART1串口1配置
  
  
  
  
  
  
  

注释 :

  关于异步传送(Asynchronous)和同步传送(Synchronous)

  1、同步发送 : 发送方和接收方以同一个时钟源控制发送和接收。 就是当发送方发出数据后, 等待接收方发回响应后才发下一个数据包。

  2、异步传送 : 数据在线路上是以一个字为单位传送, 各个字符之间可以是接连传送也可以是间断传送, 这完全由发送方根据需要来决定。 发送和接收双方分别用自己的饿时钟源来控制发送和接收。  

也就是说发送方发出数据后, 不等待接收方回应, 随时可以发送下一组数据

• (3) 按键和LED引脚配置[Pinout & Configuration]
  
  
  
  
  
  

   跟第二篇博客写的按键的配置一样的 点击下方蓝字快速回到第二篇博客
   第一节补充: 按键操作(CubeMX加HAL库学STM32系列)

• (4) 时钟树配置[Clock Configuration]
  
  
  
  
  
  
• (5) 工程配置[Project Manager]
  
  
  
  
  
  
• (6) 生成代码 (Generate)
  
  
  
  
  
  
  

  Step2 : IAR或Keil编程

• (1) 重定向printf函数
  
  

在学习C语言的时候, 大家肯定都用过printf这个函数, printf可以将指定字符打印到电脑的显示器上。

但是, 单片机要使用这个就要把他打印的方向改一下, 不是打印在电脑的命令行中, 而是打印到串口里面,传输到串口调试助手. 因此我们需要重定向printf函数。

重定向后我们要将调试信息打印到USART1中, 需要对printf所依赖的打印函数fputc()重定向

在usart.c里面添加如下代码





#include
#include "stdio.h"


/******************************************************************
*@brief  Retargets the C library printf  function to the USART.
*@param  None
*@retval None
******************************************************************/


#ifdef __GNUC__
        #define PUTCHAR_PROTOTYPE int _io_putchar(int ch)
#else
        #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__*/
       
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
        return ch;
}

  上面除了重定向的代码, 还包含了一个标准库头函数, 最好加上这个, 因为printf函数就是这个库里面的, 不加的话有时候会出错或者警告

   Tips : HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF); 是通过串口1传输一个字符, ch为字符的地址, 0XFFFF表示超时时间 下面是这个函数的定义 Go to definition进入 stm32f4xx_hal_uart.c可以看这个函数定义
   关于串口通信的其他接口函数都可以在 stm32f4xx_hal_uart.h文件里面找到声明





   在stm32f4xx_hal_uart.h里面的一些串口通信相关功能函数

• (2) 主函数
  由于我们CubeMX配置了串口, 所以主函数里面也自动添加了串口初始化函数
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  • 下面添加测试printf的代码
    
    
    
    
    
  
  

/* USER CODE BEGIN 3 */
// 在while(1)里面循环扫描, 判断读取的按键引脚状态
// 判断 WK_UP 按键是否按下  
if (HAL_GPIO_ReadPin(WKUP_GPIO_Port, WKUP_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
    HAL_Delay(10);        // 延时10ms, 做一个软件的消抖, 防止因抖动而检测到按键按下
    if (HAL_GPIO_ReadPin(WKUP_GPIO_Port, WKUP_Pin) == GPIO_PIN_SET)         // 如果确实按下了
    {
        while(HAL_GPIO_ReadPin(WKUP_GPIO_Port, WKUP_Pin) == GPIO_PIN_SET);        // 松手检测, 即当这个按键松开后才进行下面的程序, 下同
        printf("key WK_UP was pressed rn");
    }
}


// 判断 KEY0 按键是否按下
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
    HAL_Delay(10);        // 延时10ms, 软件消抖
    if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
    {
        while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET);
        printf("key KEY0 was pressed rn");
    }
}
  /* USER CODE END 3 */

• (3) 编译下载
  
  
  
  
  
  

  what?

改错

在主函数里面包含一个标准库即可 #include "stdio.h"   






注 : 养成习惯, 代码写在规范的位置
因为 printf是C语言标准库里面的函数, 所以我们要使用就最好加上这个, 当然不加也没事, 主要是加上比较完美

  0 error(s) , 0 warning(s)

(4) 实际效果展示

• 
  
  
  
  
  

  3.3 中断方式串口通信

操作简介 : 通过中断方式传输指定长度的数据

  Step1 : CubeMX配置

与3.1的轮询方式配置几乎都是一样的, 只需要在串口的配置里面勾选使能串口中断即可
先退出IAR或者Keil, 然后更改配置再重新Generate Code





Step2 : IAR或Keil编程

(1) 在main函数外面先增加两个数组用作数据缓冲区







/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t TX_Buffer[] = "n********** 中断方式串口通信 *********n输入十个字符 (注:一个汉字为两个字符大小)n";
uint8_t Rx_Buffer[20]; //接收数据20个字符


/* USER CODE END PV */


(2) main函数里面

添加个人代码, 以及通过中断将 TX_Buffer[]里面的数据发送到串口调试助手
并在while(1) 里面不断等待接收数据





while(1) 外面的是我们通过单片机打印到串口的, while(1)里面接收中断发送的数据并显示

/* USER CODE BEGIN 2 */
        printf("串口通信正常...nn");
        printf("****** Kevin_8_Lee 2020-1-2  ********n");
        printf("        *****         *****         *n");
        printf("      *********     *********       *n");
        printf("    ************* *************     *n");
        printf("   *****************************    *n");
        printf("   *****************************    *n");
        printf("   *****************************    *n");
        printf("    ***************************     *n");
        printf("      ***********************       *n");
        printf("        *******************         *n");
        printf("          ***************           *n");
        printf("            ***********             *n");
        printf("              *******               *n");
        printf("                ***                 *n");
        printf("                 *                  *n");
        printf("*************************************n");
        HAL_Delay(500); // 延时500ms, 等待下一步操作  
       
        /* 通过中断发送指定长度数据 */
        HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, (uint8_t *)TX_Buffer, sizeof(TX_Buffer));


  /* USER CODE END 2 */


  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */


    /* USER CODE BEGIN 3 */
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)Rx_Buffer, 10);
                       
  }
  /* USER CODE END 3 */
(3) 再回到main函数外面

在main函数外面添加中断回调函数






/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
    UNUSED(huart);
    printf("n您发送的消息为: ");                // 提示你所发送的信息
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)Rx_Buffer, 10,0xFFFF);
}


/* USER CODE END 4 */
中断回调函数把串口调试助手发送的数据再发送给串口调试助手, 然后显示出来
(4) 编译下载, 看一下实际效果






关于上述所用到的函数, 大家可以Go to definition去看一下这个函数的定义, 不懂得英文直接谷歌翻译, 问题不大
最后, 常见问题解决办法

• 1、串口调试助手打印不是一个心形, 而是显示的比较乱
  
  
  
  
  
  • 解决办法: 这个可能是由于不同的串口调试助手数据显示的方法不同导致的, 如果你用的是原子的XCOM, 那就把以上所有 n 这个换行符换为 rn 我会在下面把我的串口调试助手分享出来, 可以网盘下载使用
    
  • 本篇博客中用的串口调试助手(2020年2月2号更新，将调试助手程序修改完善了一部分)
    
    
  
  

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• 2、上位机发送的字符并未显示出来
  
  
  
  
  
  • 解决办法: 这个有可能是由于你没有发够十个字符, 没有触发发送功能. 指定长度传输数据时, 你的函数里面设定的几个字符就一定要发够几个字符, 否则发不出来, 发的多了只会显示一部分, 但是发的少了可能不显示